Осциллограф – это прибор для наблюдения формы сигналов и измерения их амплитудных, фазовых и временных характеристик. Кроме этого, современные цифровые запоминающие осциллографы позволяют преобразовывать аналоговые сигналы в цифровую форму, запоминать их в виде файлов, производить над ними некоторые математические операции, а также передавать файлы через интерфейс в другие устройства (например, на компьютер) для последующего хранения и обработки.
Исследуемые с помощью осциллографа величины могут быть любой природы – ток, магнитное поле, давление, температура, освещенность, перемещение, время и т.д., но для наблюдения с помощью осциллографа они должны быть предварительно преобразованы в электрическое напряжение. В этом смысле мы и будем использовать далее термин "сигнал". Визуальное наблюдение сигнала производится на экране, который представляет собой либо экран электронно-лучевой трубки (электронно-лучевые осциллографы), либо жидкокристаллический дисплей (цифровые запоминающие осциллографы).
Принцип действия и схема техники электронно-лучевых и цифровых запоминающих осциллографов различны, но основное назначение – наблюдение формы сигналов и измерение их характеристик – одинаково. Поэтому основные функциональные узлы и их "регулировки" (органы управления) должны быть схожими, что позволяет описать их на одном "языке".
В лаборатории “Физика сильноточных пучков” были проведены исследования виркатора с предварительной ВЧ-модуляцией электронного пучка, получено СВЧ-излучение в диапазоне 1 – 3 ГГц, с длительностью импульса до 3 мкс. Для генерации виртуального катода использовали сильноточный ускоритель с параметрами: энергия электронов до 400 кэВ, ток пучка до 1,5 кА при длительности импульса тока до 5,5 мкс. Рабочей камерой виркатора служит цилиндрический СВЧ-резонатор диаметром 145 мм и длинной 300 мм. С целью увеличения длительности СВЧ-излучение была предложена новая конструкция виркатора (рис.1), позволяющая получать СВЧ-излучение длительностью до 4 мкс.
Для получения узкополосного СВЧ-излучение в диапазоне частот 1 – 3 ГГц было предложено использовать СВЧ-генератор на основе замедляющей ЭДС. Источником электронов служит сильноточный диод, позволяющий получить на выходе электронный пучок как трубчатой, так и сплошной геометрии диаметром до 20 мм и толщиной от 2 до 5 мм.

1 – катод, 2 – анод, 3 – шунт противотока, 4 – канал транспортировки,

5 – соленоид, 6 – резонатор, 7 – магнитный зонд, 8 – цилиндр Фарадея.

 

В качестве источника энергии для сильноточного диода используется генератор импульсных напряжений с регулировкой выходного напряжения от 200 до 400 кВ, длительностью импульса до 10 мкс с фронтом импульса 50 нс. В качестве замедляющей системы используется круглый диафрагмированный волновод.
Для повышения эффективности работы СВЧ-генератора предложена предварительная группировка электронов, которую можно осуществить с помощью клистронного группирователя, что позволяет промодулировать по плотности электронный пучок и увеличить КПД установки.